大型波导裂缝阵列天线中广义导纳参数的快速提取
纳参数的提取,并将计算结果与文献资料进行了比对。
3.1 波导行波阵列天线的计算结果
取文献[4]中的21缝波导裂缝天线为分析实例,采用BJ-100标准波导,忽略壁厚影响,中心频率为9.375GHz。在本文中,只考虑主模的影响,取M=P=1。
图5 21元波导裂缝天线及其单元
将21元波导裂缝天线分成21个单元,不考虑其上表面的辐射,提取导纳参数。这21个单元基本结构类似,只需建立1个数据库。
情况一 不考虑辐射缝的影响
不考虑辐射缝影响的前提下,天线的每个单元退化为一般二端口网络。表1给出了天线的输入导纳插值级联后的结果与HFSS整体仿真结果对比,结果吻合。
表1 不考虑辐射缝的输入导纳计算结果
输入导纳 | 插值级联后的计算结果 | HFSS整体仿真结果 | 误差 |
Y11(im) | -0.0012502 | -0.001298 | 3.68% |
Y12(im) | -0.0036744 | -0.0036876 | 0.36% |
Y21(im) | -0.0036744 | -0.0036876 | 0.36% |
Y22(im) | -0.0012502 | -0.0012843 | 2.65% |
情况二 考虑辐射缝
考虑辐射缝的前提下,天线的每个单元即为三端口网络,其中主要关心的是输入导纳和自导纳部分Y(ii)。
表2 考虑辐射缝的输入导纳计算结果
输入导纳 | 插值级联后的 计算结果 | HFSS整体仿真结果 | 误差 |
Y(1, 1)(im) | -0.0013483 | -0.0013416 | 0.50% |
Y(1,23)(im) | -0.0037235 | -0.0037223 | 0.34% |
Y(23,1)(im) | -0.0037235 | -0.0037223 | 0.34% |
Y(23,23)(im) | -0.0013483 | -0.0013406 | 0.57% |
表3 辐射缝级联前后导纳值对比结果(只取一半)
辐射缝n | 级联前每个单元 辐射缝的Yii (im) | 级联后辐射缝的 Yii (im) |
11 | -0.00026806 | -0.00056479 |
12 | -6.13E-05 | -0.00039663 |
13 | -0.0002862 | -0.00070021 |
14 | -0.00035853 | -0.00063684 |
15 | -0.00041394 | -0.00055107 |
16 | -0.0003043 | -0.00040013 |
17 | -0.00030832 | -0.00040672 |
18 | -0.00043357 | -0.00051069 |
19 | -0.00013313 | -0.00016251 |
10 | -0.00048436 | -0.00049814 |
21 | -0.00048838 | -0.00050316 |
误差分析:HFSS是全波分析软件,建立数据库的单元模型并没有考虑高次模和互耦的影响,但是整体仿真中的高次模和互耦却不可忽略。由表2表3可知,由于级联时考虑了缝隙之间的影响,缝隙的导纳参数产生了变化,中间的缝隙互耦最严重,变化最大。
3.2 波导驻波阵列天线的计算结果
取文献[5]中的8元波导裂缝天线为分析实例,采用BJ-100标准波导,忽略壁厚影响,中心频率为9.375GHz。在本文中,只考虑主模的影响,取M=P=1。
沿用行波阵的处理方法,除了包含短路面的单元需要单独仿真,其余